21 mgr in¿. Agnieszka ZDANOWICZ, dr hab. in¿. Jerzy CHOJNACKI, prof. nadzw.
Politechnika Koszaliñska, Wydzia³ Mechaniczny, Katedra Agroin¿ynierii e-mail: jerzy.chojnacki@tu.koszalin.pl
Streszczenie
W artykule przedstawiano przegl¹d rozwi¹zañ technicznych instalacji przewoŸnych i maszyn samobie¿nych do wytwarzania peletu ze s³omy i siana. Zaprezentowano nowatorskie rozwi¹zanie granulatora zêbatego. Opisano konstrukcjê mobilnego kombajnu do zbioru i peletowania s³omy, w którym zastosowano granulator zêbaty.
: s³oma, siano, peletowanie, granulator zêbaty, urz¹dzenia mobilne
S³owa kluczowe
MOBILNE MASZYNY DO PELETOWANIA S£OMY
TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 6/2016 Wprowadzenie
.
Czêœciowo mobilne linie do wytwarzania peletu
W klasycznych technologiach zbioru, transportu i magazy-nowania materia³ów objêtoœciowych, takich jak s³oma lub siano zaanga¿owanych jest wiele specjalistycznych maszyn. S¹ to miêdzy innymi: przyczepy samozbieraj¹ce, prasy zwijaj¹ce lub kostkuj¹ce, podnoœniki i specjalistyczne platformy do za³adunku i transportu. Przechowywanie zebranej biomasy odbywa siê najczêœciej na wolnym powietrzu w stertach ze sprasowywanych bali lub kostek, a tak¿e w stodo³ach lub pod wiatami Poprzez sprasowanie s³omy w maszynach zbiera-j¹cych mo¿na uzyskaæ jej gêstoœæ w granicach 50-130 kg·m [1]. Jest to ma³e zagêszczenie biomasy, wiêc koszty transportu i magazynowania s¹ znaczne, a przechowywanie s³omy w po-mieszczeniach zamkniêtych mo¿e byæ nieop³acalne. Zwiêksze-nie gêstoœci s³omy lub siana podczas zbioru poprzez doprowa-dzenie do postaci peletu (masa usypowa: 550-750 kg·m ) mo¿e poprawiæ tê sytuacjê, gdy¿ umo¿liwi zastosowanie tradycyj-nych œrodków transportu u¿ywatradycyj-nych w rolnictwie (przyczepa i ci¹gnik) oraz obni¿y koszty przechowywania [4].
Granulat ze s³omy lub siana ma kilka zastosowañ, mo¿e byæ u¿yty jako pasza i jako œció³ka w chowie zwierz¹t, jest równie¿ bardzo dobrym materia³em energetycznym [9]. Dotychczas do produkcji peletu z materia³ów roœlinnych powszechnie s¹ wykorzystane stacjonarne zestawy maszyn. Projektowane s¹ równie¿ linie czêœciowo mobilne oraz konstrukcje maszyn peletuj¹cych w pe³ni mobilnych, które granuluj¹ s³omê i siano podczas zbioru na polu.
Instalacje czêœciowo mobilne to instalacje podobne do stacjonarnych, sk³adaj¹ce siê z zestawu maszyn i urz¹dzeñ, -3
-3
Rys. 1. Schemat przewoŸnej linii do produkcji peletu firmy Pelleton [10]: 1 - platforma kontenerowa, 2 - stó³ podawczy, 3 - roz-drabniacz, 4 - uk³ad filtracji, 5 - bufor dozuj¹cy, 6 - granulator wstêpny, 7 - mieszalnik, 8 - granulator koñcowy, 9 - ch³odnica peletów
Fig. 1. Scheme of Pelleton transportable line for pellet production [10]: 1- container platform, 2 - feed table, 3 - shredder, 4 - filtra-tion system, 5 - dosing buffer, 6 - preliminary granulator 7 - mixer, 8 - final granulator, 9 - pellet cooler
przygotowuj¹cego biomasê do procesu zgranulowania i granu-luj¹cego j¹ [2, 7, 10]. Czêœciowa mobilnoœæ tych linii wynika g³ównie z tego, ¿e s¹ one montowane na kontenerowych platformach pozwalaj¹cych na szybkie przemieszczanie. Przyk³adem linii czêœciowo mobilnej jest zestaw maszyn firmy Pelleton, który zosta³ przedstawiony na rys. 1 [10]. Linia mo¿e byæ zestawiona u rolnika, a po skoñczonej granulacji mo¿na j¹ za³adowaæ na typowe naczepy lub samochody wyposa¿one w system HDS i przewieŸæ w nastêpne miejsce.
Wydajnoœæ zestawu z dwoma granulatorami zale¿y w du¿ej mierze od rodzaju i parametrów surowca (wilgotnoœci i stopnia rozdrobnienia) [3]. Linia czêœciowo mobilna charakteryzuje siê ³atw¹ obs³ug¹ oraz prost¹ i stabiln¹ konstrukcj¹. Surowcem mo¿e byæ s³oma zbó¿, rzepaku, kukurydzy, siano oraz biomasa pochodz¹ca z koszenia nieu¿ytków, a tak¿e roœliny uprawiane specjalnie na cele energetyczne, np. miskant. Przy produkcji istnieje mo¿liwoœæ w³asnego zestawienia zawartoœci granulatu, a tak¿e mo¿liwoœæ mieszania ze sob¹ takich surowców, jak zbo¿e i siano w iloœciach gwarantuj¹cych zapotrzebowanie w minera³y i witaminy.
Naukowcy z Wydzia³u Mechanicznego i Instytutu Badaw-czego Rolnictwa i Rybo³ówstwa w Belgii opracowali koncep-cjê maszyny w pe³ni mobilnej do granulacji s³omy (rys. 2) [2]. Maszyna mo¿e pozyskiwaæ s³omê lub siano bezpoœrednio z pola za pomoc¹ adaptera podbieraj¹cego. Adapter mo¿e byæ demontowany i zast¹piony przez uk³ad z przenoœnikiem s³u¿¹-cym do dostarczania s³omy do maszyny równie¿ z bel. S³oma, zanim trafi do granulatora, przechodzi etap czêœciowego rozdrobnienia w systemie rozdrabniaj¹co-czyszcz¹cym. Nastêpnie transportowana jest za pomoc¹ przenoœnika œlima-Mobilne maszyny do wytwarzania peletu
22 TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 6/2016 kowego do granulatora. Gotowy wyrób w postaci peletu
wrzucany jest do zbiornika. Maszyna mo¿e byæ zasilana silnikiem wysokoprê¿nym, z którego spaliny mog¹ zostaæ wykorzystane do ogrzania biomasy.
Firma Krone wykorzysta³a granulator zêbaty i zbudowa³a pierwszy na œwiecie mobilny kombajn do produkcji peletu Krone Premos 5000 (rys. 4) [5, 8, 9].
Rys. 3. Model granulatora zêbatego [2] Fig. 3. Model of twin gear granulator [2]
S³omê mo¿na poddaæ granulacji tylko wtedy, gdy zawartoœæ wilgoci wynosi 10-15%. Bior¹c pod uwagê zmienne warunki klimatyczne wp³ywaj¹ce na utrzymanie odpowiedniej wilgotnoœci biomasy, le¿¹cej w pokosie, przypuszczalnie tylko przez czêœæ pogodnego dnia biomasa bêdzie mog³a byæ prze-twarzana na pelet bezpoœrednio na polu. Przy szczególnie niekorzystnych warunkach pogodowych w okresie zbiorów mo¿e to stanowiæ olbrzymi problem [2]. W koncepcji mobilnej maszyny do peletowania s³omy uwzglêdniono granulator zêbaty, sk³adaj¹cy siê z dwóch metalowych cylindrów z zêba-mi. Model granulatora przedstawiony zosta³ na rys. 3. S¹ to dwa obracaj¹ce siê cylindry zazêbione ze sob¹, podobnie jak ko³a w przek³adni zêbatej, wewn¹trz których, poprzecznie do osi obrotu, wykonane zosta³y otwory s³u¿¹ce do zagêszczania biomasy. LuŸna biomasa wprowadzana jest pomiêdzy cylindry, a nastêpnie zêbami wgniatana w otwory w cylindrach, w któ-rych jest granulowana. Pelet wypada z otworów do wnêtrza cylindrów. Zalet¹ tego typu urz¹dzenia jest du¿a wydajnoœæ i prosty sposób wytwarzania granulatu.
Rys. 4. Kombajn do peletowania Krone Premos 5000 [9]: 1- zespól podbieraj¹cy, 2 - przenoœnik taœmowy, 3 - granulator zêbaty, 4 - przenoœnik czerpakowy, 5 - przesiewacz bêbnowy, 6 - przenoœnik, 7 - zbiornik
Fig. 4. Pelletizing Combine - Krone Premos 5000 [9]: 1 - pick up, 2 - conveyor belt, 3 - twin gear granulator, 4 - scoop conveyor, 5 - screeming drum, 6 - conveyor; 7 - hopper
Produkcja peletu odbywa siê bezpoœrednio z pokosu. Materia³ jest zbierany przez zespó³ podbieraj¹cy o szer. 2,35 m, z walcem zêbatym, i przerzutnikiem obrotowym, którym dalej transportowany jest na przenoœnik taœmowy - 2. Przenoœnik taœmowy wrzuca biomasê do granulatora zêbatego - 3, w któ-rym zastosowano cylindry o szerokoœci 800 mm i œrednicach równych 800 mm, z otworami do zagêszczania biomasy o œre-dnicy 16 mm. Przenoœnik czerpakowy - 4 zbiera pelet pod dolnym cylindrem granulatora i transportuje na przesiewacz bêbnowy - 5, gdzie nastêpuje oddzielenie py³u i odsianie dro-bnych zanieczyszczeñ. Podczas granulowania materia³ nagrzewa siê do temperatury 80 C. W celu sch³odzenia peletu, do zbiornika - 7, w którym jest gromadzony produkt, od do³u wt³aczane jest powietrze. Kombajn Premos 5000 ma pojemnoœæ zasobnika do 9 m o dopuszczalnej masie za³adowczej do 5000 kg [5, 8]. Mo¿e pracowaæ on z prêdkoœci¹
o
3
Rys. 2. Koncepcja mobilnego urz¹dzenia do granulacji s³omy [2]:1 - adapter, 2 - zespó³ rozdrabniaj¹co-czyszcz¹cy, 3 - granulator, 4 - zbiornik
23 TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 6/2016
3-4 km·h . Maszyna zu¿ywa jedynie po³owê energii zwykle u¿ywanej do produkcji peletu w instalacjach stacjonarnych. Eliminuje w ten sposób ca³¹ logistykê i z³o¿ony ³añcuch typowych czynnoœci podczas zbioru i granulowania, obejmu-j¹cy prasowanie s³omy, gromadzenie balotów, przewóz, prze³adunek, sk³adowanie, a nastêpnie peletowanie. Zalet¹ Premos 5000 jest fakt, ¿e mo¿e byæ równie¿ stosowany poza okresem ¿niw jako stacjonarna maszyna do granulowania, pod warunkiem, ¿e zainstalowany w nim bêdzie rozwijacz bel. Kombajn Krone Premos 5000 bêdzie dostêpny w sprzeda¿y od 2017 r.
Rosn¹cy popyt na maszyny do wytwarzania peletu sprzyja ich rozwojowi. Zaprezentowane przewoŸne i mobilne maszyny do granulowania s³omy i siana ró¿ni¹ siê od siebie zasad¹ dzia³ania, wydajnoœci¹ oraz sposobem przygotowania i poda-wania biomasy. W tabeli zestawiono ich podstawowe para-metry techniczne.
Jednym z istotnych parametrów pozwalaj¹cych na ocen¹ zestawu granuluj¹cego jest jego wydajnoœæ. Najwy¿sz¹ wydajnoœci¹ wyró¿nia siê kombajn do peletowania Krone Premos 5000. Inn¹ cech¹ charakterystyczn¹ jest ca³kowita masa maszyny. Linia przewoŸna, zawieraj¹ca wiele urz¹dzeñ wspomagaj¹cych proces peletowania, jest najciê¿sza. Koniecznoœæ przemieszczania mobilnych peleciarek za ci¹gnikiem zmusi³a konstruktorów do ograniczenia masy maszyn, a zarazem do uproszczenia ich konstrukcji. W kom-bajnie Krone Premos 5000 zastosowano ma³o skomplikowany uk³ad oczyszczaj¹cy biomasê przed granulowaniem. Usuwanie zanieczyszczeñ mineralnych odbywa siê w zasadzie tylko w zespole podbieraj¹cym i w przenoœniku transportuj¹cym bio-masê do granulatora. Do rozdrabniania surowca i przygoto-wania go do procesu granulacji s³u¿y jedynie sam granulator zêbaty.
-1
Podsumowanie
Wymagania co do wilgotnoœci surowca, maj¹cej du¿y wp³yw na jakoœæ uzyskiwanego peletu, mog¹ byæ utrudnieniem w wykorzystaniu mobilnych maszyn do peletowania biomasy [6]. Firma Krone przewiduje dodawanie wody do zbyt suchej biomasy podczas granulowania w modelu Premos, ale powa¿-nym ograniczeniem mo¿e byæ nadmierna wilgotnoœæ zbiera-nego surowca.
Bibliografia
[1] Denisiuk, W.: S³oma jako paliwo. In¿ynieria Rolnicza, 2009, 1(110), 83-89.
[2] Deprez K., Haems P., Riviere L.V., Van Overbeke P., Vangeyte J.: Development of a mobile straw pelletizing machine https://www.researchgate.net/publication/268352300_Develop ment_of_a_mobile_straw_pelletizing_machine.
[3] Hejft R.: Ciœnieniowa aglomeracja materia³ów roœlinnych. Politechnika Bia³ostocka, Katedra Maszyn i Urz¹dzeñ Przemys³u Spo¿ywczego, 2002.
[4] Karcz H., Kantorek M., Grabowicz M., Wierzbicki K.: Mo¿li-woœæ wykorzystania s³omy jako Ÿród³a paliwowego w kot³ach energetycznych. Piece Przemys³owe 7 kot³y 11-12, 2013. www.ppik.pl.
[5] Przyby³ J.: Krone Premos 5000 - mobilna peleciarka. Z³oto targów Agritechnica 2015. http://www.agropolska.pl/technika- rolnicza/maszyny-i-urzadzenia-inne/krone-premos-5000-mobilna-peleciarka-zloto-targow-agritechnica-2015,80,2.html. [6] Serrano C., Monedero E., Lauperta M., Portero H.: Effect of moisture content, particle size and pine addition on quality parameters of barley straw pellets. Fuel Processing Technology, 2011, 92 (3), 699-706. [7] http://www.est.net.pl/i_mobilne_linie.html. [8] http://landmaschinen.krone.de/english/news/agritechnica-news/krone-presents-the-worlds-first-pellet-harvester/. [9] https://www.agritechnica.com/en/innovations/innovations-2015/innovations-detail/article/premos-5000-0000746/. [10] http://pelleton.pl/.
Parametr PrzewoŸna linia do peletowania [10] Mobilna maszyna dogranulacji s³omy [2] Krone Premos 5000 [5, 8, 9]Kombajn
Wydajnoœæ, [kg·h ]-1 Wilgotnoœæ materia³u wsadowego, [%] Moc zasilania, [kW] Masa urz¹dzenia, [t] ok. 1000 1000 5000 ok. 18-20 Pr¹d elektryczny z sieci lub agregat pr¹dotwórczy
18,5 ok. 27,5 10-15 35 -12-15 Ci¹gnik o mocy 300 ok. 13
Tabela. Zestawienie danych techniczno-eksploatacyjnych mobilnych i przewoŸnych maszyn do peletowania s³omy i siana Table. Specification of technical and operational data of mobile machines for straw and hay pelleting
MOBILE MACHINES FOR STRAW PELLETING
Summary
In the article there is presented an overview of technical solutions for transportable installations and self-propelled machines to pelleting straw and hay. The paper presents also an innovative solution of twin gear granulator. Construction of mobile machine with twin gear granulator for harvesting and pelleting straw was described.
: straw, hay, pelleting, twin gear granulator, mobile pelleting machine
Key words
